最近很火的MLCC到底是什么,其特點和作用是什么?
什么是MLCC
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/202203/432634.htm片式多層陶瓷電容器(Multi-layer Ceramic Capacitor簡稱MLCC)是電子整機中主要的被動貼片元件之一,它誕生于上世紀60年代,最先由美國公司研制成功,后來在日本公司(如村田Murata、TDK、太陽誘電等)迅速發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化,至今依然在全球MLCC領(lǐng)域保持優(yōu)勢,主要表現(xiàn)為生產(chǎn)出MLCC具有高可靠、高精度、高集成、高頻率、智能化、低功耗、大容量、小型化和低成本等特點。
MLCC—簡稱片式電容器,是由印好電極(內(nèi)電極)的陶瓷介質(zhì)膜片以錯位的方式疊合起來,經(jīng)過一次性高溫燒結(jié)形成陶瓷芯片,再在芯片的兩端封上金屬層(外電極),從而形成一個類似獨石的結(jié)構(gòu)體,故也叫獨石電容器。
MLCC除有電容器“隔直通交”的通性特點外,其還有體積小,比容大,壽命長,可靠性高,適合表面安裝等特點。隨著世界電子行業(yè)的飛速發(fā)展,作為電子行業(yè)的基礎(chǔ)元件,片式電容器也以驚人的速度向前發(fā)展,每年以10%~15%的速度遞增。目前,世界片式電容的需求量在2000億支以上,70%出自日本(如MLCC大廠村田muRata),其次是歐美和東南亞(含中國)。隨著片容產(chǎn)品可靠性和集成度的提高,其使用的范圍越來越廣,廣泛地應(yīng)用于各種軍民用電子整機和電子設(shè)備。如電腦、電話、程控交換機、精密的測試儀器、雷達通信等。
簡單的平行板電容器的基本結(jié)構(gòu)是由一個絕緣的中間介質(zhì)層加外兩個導(dǎo)電的金屬電極,基本結(jié)構(gòu)如下:
下圖-(片式多層陶瓷電容器,獨石電容,片式電容,貼片電容)MLCC實物結(jié)構(gòu)圖
為了滿足電子整機不斷向小型化、大容量化、高可靠性和低成本的方向發(fā)展。MLCC也隨之迅速向前發(fā)展:種類不斷增加,體積不斷縮小,性能不斷提高,技術(shù)不斷進步,材料不斷更新,輕薄短小系列產(chǎn)品已趨向于標準化和通用化。其應(yīng)用逐步由消費類設(shè)備向投資類設(shè)備滲透和發(fā)展。移動通信設(shè)備更是大量采用片式元件。
隨著世界電子信息產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,MLCC的發(fā)展方向呈現(xiàn)多元化:
1、為了適應(yīng)便攜式通信工具的需求,片式多層電容器也正在向低壓大容量、超小超薄的方向發(fā)展。
2、為了適應(yīng)某些電子整機和電子設(shè)備向大功率高耐壓的方向發(fā)展(軍用通信設(shè)備居多),高耐壓大電流、大功率、超高Q值低ESR型的中高壓片式電容器也是目前的一個重要的發(fā)展方向。
3、為了適應(yīng)線路高度集成化的要求,多功能復(fù)合片式電容器(LTCC)正成為技術(shù)研究熱點。
MLCC的主要材料和核心技術(shù)及LCC的優(yōu)點
1、材料技術(shù)(陶瓷粉料的制備)
現(xiàn)在MLCC用陶瓷粉料主要分為三大類(Y5V、X7R和COG)。其中X7R材料是各國競爭最激烈的規(guī)格,也是市場需求、電子整機用量最大的品種之一,其制造原理是基于納米級的鈦酸鋇陶瓷料(BaTiO3)改性。日本廠家(如村田muRata)根據(jù)大容量(10μF以上)的需求,在D50為100納米的濕法BaTiO3基礎(chǔ)上添加稀土金屬氧化物改性,制造成高可靠性的X7R陶瓷粉料,最終制作出10μF-100μF小尺寸(如0402、0201等)MLCC。國內(nèi)廠家則在D50為300-500納米的BaTiO3基礎(chǔ)上添加稀土金屬氧化物改性制作X7R陶瓷粉料,跟國外先進粉體技術(shù)還有一段差距。
2、疊層印刷技術(shù)(多層介質(zhì)薄膜疊層印刷)
如何在0805、0603、0402等小尺寸基礎(chǔ)上制造更高電容值的MLCC一直是MLCC業(yè)界的重要課題之一,近幾年隨著材料、工藝和設(shè)備水平的不斷改進提高,日本公司已在2μm的薄膜介質(zhì)上疊1000層工藝實踐,生產(chǎn)出單層介質(zhì)厚度為1μm的100μFMLCC,它具有比片式鉭電容器更低的ESR值,工作溫度更寬(-55℃-125℃)。代表國內(nèi)MLCC制作最高水平的風華高科公司能夠完成流延成3μm厚的薄膜介質(zhì),燒結(jié)成瓷后2μm厚介質(zhì)的MLCC,與國外先進的疊層印刷技術(shù)還有一定差距。當然除了具備可以用于多層介質(zhì)薄膜疊層印刷的粉料之外,設(shè)備的自動化程度、精度還有待提高。
3、共燒技術(shù)(陶瓷粉料和金屬電極共燒)
MLCC元件結(jié)構(gòu)很簡單,由陶瓷介質(zhì)、內(nèi)電極金屬層和外電極三層金屬層構(gòu)成。MLCC是由多層陶瓷介質(zhì)印刷內(nèi)電極漿料,疊合共燒而成。為此,不可避免地要解決不同收縮率的陶瓷介質(zhì)和內(nèi)電極金屬如何在高溫燒成后不會分層、開裂,即陶瓷粉料和金屬電極共燒問題。共燒技術(shù)就是解決這一難題的關(guān)鍵技術(shù),掌握好的共燒技術(shù)可以生產(chǎn)出更薄介質(zhì)(2μm以下)、更高層數(shù)(1000層以上)的MLCC。當前日本公司在MLCC燒結(jié)專用設(shè)備技術(shù)方面領(lǐng)先于其它各國,不僅有各式氮氣氛窯爐(鐘罩爐和隧道爐),而且在設(shè)備自動化、精度方面有明顯的優(yōu)勢。
片式多層陶瓷電容器,獨石電容,片式電容,貼片電容)MLCC的優(yōu)點:
1、由于使用多層介質(zhì)疊加的結(jié)構(gòu),高頻時電感非常低,具有非常低的等效串聯(lián)電阻,因此可以使用在高頻和甚高頻電路濾波無對手;2、無極性,可以使用在存在非常高的紋波電路或交流電路;
3、使用在低阻抗電路不需要大幅度降額;
4、擊穿時不燃燒爆炸,安全性高。
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